پیشگفتار
خط تولید میلگرد گرم شسته‌شده کارخانه برش سرد شرکت پانژیهوا نیو استیل و ونادیوم در سال 2004 به اتمام رسید و وارد مدار عملیاتی شد. طبق برنامه کلی شرکت فولاد و آهن پانژیهوا، در سال 2006 یک واحد میلگردکشی تک-استند در شعبه چنگدو احداث شد. میلگرد خام این میلگردکش از خط تولید میلگرد گرم شسته‌شده کارخانه برش سرد شرکت فولاد و آهن پانژیهوا تأمین می‌شود. محصول این واحد برای جلوگیری از زنگ زدن و همچنین برای سازگاری با مستحلب میلگردکشی در فرآیند بعدی، نیازمند استفاده از روغن میلگردکشی است. این واحد دارای یک روغن‌کار الکترواستاتیک و یک روغن‌کار رولر است. از آنجا که روغن‌کار الکترواستاتیک در اعمال روغن میلگردکشی موثر نیست، روغن‌کار رولر اصلی از واحد تلفیقی اسید-برش کارخانه تأمین می‌شود. عملکرد تجهیزات تعطیل شده که در طرح بازسازی از مدار خارج شده‌اند، نمی‌تواند به‌طور کامل به‌شدت نیازهای تولیدی پاسخ دهد. به همین دلیل، از یک رولر میلگردکش 3M، یک محصول فناوری پیشرفته با عملکرد عالی، برای بازسازی ماشین روغن‌کاری رولر اصلی استفاده شد.
مشکلات موجود در روغن‌دهنده اولیه سیلندری
اصل ساختاری روغن‌دهنده سیلندری در شکل 1 نشان داده شده است.
وقتی دستگاه روغن‌کاری به کار گرفته می‌شود، مجموعه بالایی چرخ‌ها به سمت پایین فشار می‌آید و مجموعه پایینی چرخ‌ها به سمت بالا بلند می‌شود، به طوری که بین نوار فولادی و چرخ روغن‌کاری یک زاویه تماس مشخص شکل می‌گیرد. هم چرخ روغن‌کاری و هم چرخ غوطه‌ور در روغن چرخ‌های فعال نیستند و توسط نوار فولادی حرکت می‌کنند. دستگاه اسپری روغن، روغن را از سیستم سوخت‌رسانی روی چرخ روغن‌کاری پاشش می‌دهد؛ با فشردن یکدیگر، چرخ روغن‌کاری روغن را به چرخ غوطه‌ور در روغن منتقل می‌کند؛ سپس چرخ غوطه‌ور در روغن روغن را به صورت یکنواخت روی نوار فولادی پوشش می‌دهد. روغن اضافی توسط مخزن جمع‌آوری شده و به مخزن بازیافت جریان می‌یابد.
پس از تبدیل واحد ترکیبی اسیدزنی و کشش، الزامات عملکرد فنی روغن‌دهنده بهبود یافته‌اند. پارامترهای خاص در جدول 1 آمده است.
قبل از تبدیل واحد ترکیبی اسیدزنی و کشش، به منظور جلوگیری از عیوب فیلم بدون روغن در سطح صفحه فولادی، دستگاه پاشش سوخت روغن‌دهنده مورد بازطراحی قرار گرفت. با این کار، می‌توان مایع را به طور یکنواخت‌تر بر روی سیلندر روغن‌دهنده پاشید، و بدین ترتیب مشکل عدم روغن‌دهی محلی حل شد. اما روغن‌کار ماشین همچنان دارای مشکلات زیر است:
- عرض محصول کافی نیست: حداکثر عرض محصول واحد 1150 میلی‌متر است؛ پس از تبدیل آن، عرض حداکثر نوار فولادی تولیدی باید 1300 میلی‌متر باشد.
- نگهداری دشوار است: در این واحد، یک قصاب دیسکی در جلوی ماشین روغن‌کاری برای کوتاه کردن نوار فولادی وجود دارد تا عرض به طول تبدیل شود. لبه نوار پس از کوتاه‌کردن حالت خراش دارد، که به رول روغن‌کاری آسیب می‌رساند. رول روغن‌کاری از جنس پنبه‌ای است و به راحتی توسط لبه نوار فولادی قطع می‌شود، که منجر به پنبه‌زدگی و شل شدن آن می‌گردد. باید به صورت مکرر تعویض شود و دوره نگهداری آن کوتاه است.
- مقدار روغن اعمال شده کنترل آن آسان نیست: به دلیل روغن‌دهی نامساوی، برای جلوگیری از عدم روغن‌دهی محلی، مقدار بیشتری روغن اضافه می‌شود، که منجر به تشکیل فیلم روغنی اضافی در نقاط دیگر می‌شود، این موضوع بر روند بسته‌بندی تأثیر می‌گذارد و مصرف روغن نیز بالاست.
- سیستم روغن‌کاری اولیه دچار خرابی می‌شود، سیستم کنترل آن دقت پایینی دارد و خرید قطعات یدکی نگهداری دشوار است.
از این قابل مشاهده است که روغن‌دهنده اولیه پس از تبدیل خط تولید م巻اله‌های اسیدزنی کشیده شده داغ، نمی‌تواند نیازهای تولید را برآورده کند و لازم است متحول شود.
بازطراحی
رولر روغن‌کاری قسمت کلیدی دستگاه روغن‌کاری است. به منظور بهبود کیفیت روغن‌کاری و افزایش عمر رولر روغن‌کاری، از یک رولر میلینیوم 3M استفاده می‌شود. علاوه بر آن، با توجه به افزایش عرض نوار، عرض کابینت روغن‌کاری اصلی، طول رولرهای روغن‌کاری بالا و پایین، طول رولر غوطه‌ور در روغن و طول دستگاه اسپری روغن باید افزایش یابد؛ همچنین لازم است خطوط لوله‌کشی هیدرولیکی، سیستم‌های روغن‌کاری و دیگر لوله‌کشی‌ها بازطراحی شوند، و تمام سیستم‌های روغن‌کاری و کنترل دوره‌ای باید دوباره طراحی و ساخته شوند. جزئیات به شرح زیر است:
سیلندرهای روغن‌دهی بالا و پایین
رول روغن‌کاری محور این تغییر است. چراکه رول پشمی اصلی عمر کاربردی کوتاهی دارد و مقدار روغن به سختی قابل کنترل است، بنابراین هزینه تولید و هزینه تجهیزات هر دو بالا هستند و مناسب نیست که به کار برده شود. از محصولات با فناوری بالا با عملکرد عالی – رول میلِنیوم 3M – به‌طور ویژه استفاده می‌شود.
عملکرد محصول به شرح زیر است:
- این محصول از الیاف بافتنی غیربافت شدۀ با استحکام بالا ساخته شده است. تحت دما، رطوبت و فشار خاصی، قسمت برش‌خورده خودِ توانایی بهبودی دارد. ساختار پوروز بافتنی غیربافت آن دارای میزان معینی جذب آب و روغن است. روغن می‌تواند به طور غیرمستقیم با روش اکسترود کردن بر روی میلگرد پوشانده شود و مقدار لازم فیلم روغنی می‌تواند از طریق تراکم چرخ هزاره‌ای، فشار گیردار و سرعت میلگرد کنترل شود. بنابراین، اثر روغن‌کاری و جذب روی سطح میلگرد نسبت به چرخ‌های لاستیکی و چرخ‌های پشمی سنتی بهتر است.
- به‌دلیل وجود حفره‌های متعدد، کثافت به میزان کمی می‌تواند وارد ساختار پنبه‌ای غیربافته شود، بنابراین می‌تواند خراش‌ها و آلودگی‌های واردشده به میلگرد را کاهش دهد.
- این رول دارای سیستم اصطکاکی با کارایی بالایی است که رول‌های لاستیکی، فولادی و پشمی سنتی نمی‌توانند با آن مقابله کنند. این ویژگی می‌تواند اصطکاک کافی ایجاد کند تا به‌طور موثر جلوی لغزش رول را بگیرد و از خراش‌های ثانویه روی سطح میلگرد جلوگیری کند.
جدول 2 مقایسه عملکرد بین رول میلِنیوم 3M و رول‌های لاستیکی و پشمی سنتی را نشان می‌دهد.
پارامترهای فنی رول میلِنیوم 3M که در این تغییر استفاده شده است، در جدول 3 آورده شده است.
سیستم جدید روغن‌کاری با پوشش چربی
سیستم روغن‌کاری اصلی به‌دلیل طولانی‌مدت استفاده از کار افتاده و نیاز به بازطراحی و ساخت مجدد دارد. اصل کار سیستم جدید در شکل 2 نشان داده شده است.
این سیستم دارای ویژگی‌های زیر است:
- شیر کنترل بارگیری و تخلیه پمپ را انجام می‌دهد؛ روغن اضافی که از حفره روغن‌کاری به عقب جریان می‌یابد، تحت اثر نیروی گرانش به مخزن بازیافت جریان می‌یابد؛ روغن بازیافت شده فیلتر شده و توسط پمپ تأمین روغن برای استفاده مجدد به مخزن اصلی ارسال می‌شود.
- کنترل تمیزی: سیستم مجهز به فیلتر جذب، فیلتر روغن فشار و فیلتر بازیافت روغن است. مخزن سوخت اصلی و مخزن سوخت بازیافت نیز مجهز به فیلتر هوایی هستند تا تمیزی روغن تضمین شود و از سد شدن دهانه‌های سوزنی جلوگیری گردد.
- کنترل سطح مخزن سوخت اصلی: تشخیص زنده سطح مخزن سوخت، خروجی سیگنال از راه دور و کنترل متصل با پمپ تأمین سوخت. وقتی میزان سطح ۴ به حد بالای خود می‌رسد، پمپ تأمین سوخت به صورت خودکار (یا دستی) تأمین سوخت را متوقف می‌کند (و وضعیت را روی جعبه کاربری نمایش می‌دهد). هنگامی که به حد پایین می‌رسد، پمپ تأمین سوخت به صورت خودکار (یا دستی) شروع به سوخت‌رسانی می‌کند؛ و هنگامی که به حد پایین می‌رسد، پمپ سوخت‌رسانی متوقف می‌شود و هشدار می‌دهد.
- کنترل سطح مخزن سوخت بازیافت: تشخیص زنده سطح مخزن سوخت، خروجی سیگنال از راه دور و کنترل متصل با پمپ تأمین سوخت. وقتی میزان سطح ۲ به حد بالا رسید، به طور خودکار سوخت به مخزن سوخت اصلی تأمین می‌شود و در رسیدن به حد پایین هشدار داده می‌شود؛ و وقتی سطح به حد پایین می‌رسد، پمپ تأمین سوخت به طور خودکار تأمین سوخت را متوقف می‌کند و هشدار می‌دهد.
- کنترل دما: مخزن اصلی روغن با یک دستگاه تشخیص دمای روغن به همراه خروجی سیگنال از راه دور تجهیز شده است. گرم‌کن الکتریکی مخزن روغن کنترل حلقه بسته را انجام می‌دهد. وقتی دمای روغن از ۲۰℃ پایین‌تر باشد، گرم‌کن الکتریکی به طور خودکار فعال می‌شود؛ و وقتی از ۴۰℃ بالاتر باشد، گرم‌کن به طور خودکار متوقف می‌شود، تا دمای روغن در یک محدوده مشخص ثابت نگه داشته شود.
تغییرات در سیستم کنترل الکتریکی
سیستم کنترل روغن‌کاری اصلی به دلیل دقت کنترل پایین و سختی تأمین قطعات یدکی نیاز به بازطراحی و ساخت مجدد دارد. از یک سیستم کنترل PLC S7-200 به صورت مستقل برای انجام وظایف زیر استفاده می‌شود:
- راه‌اندازی دستی سیستم روغن‌کاری، پمپ سوخت‌رسانی با سرعت پایین کار می‌کند، شیر الکترومغناطیسی بدون ولتاژ می‌شود و روغن در حالت بدون بار گردش می‌کند.
- PLC سیگنال آنالوگ حرکت لاستیک فولادی (4-20mA) و سیگنال کلیدی شیر الکترومغناطیسی (نقاط خنثی) را برای تشکیل یک حلقه بسته با کنترل‌کننده DC ارائه می‌دهد. کابینت کنترل ماشین روغن‌کاری توسط کنترل‌کننده DC بر اساس سیگنال آنالوگ سرعت حرکت لاستیک تنظیم می‌شود. سرعت موتور جریان پمپ سوخت‌رسانی را کنترل می‌کند. روی کابینت کنترل، یک صفحه نمایش دیجیتالی برای سرعت موتور وجود دارد.
- کابینت کنترل با عملکردهای گذر از حالت دستی به حالت خودکار و بالعکس مجّهز است: در حالت کنترل دستی (با اولویت دستی در محل)، مشغول به کار نیازی به سیگنال آنالوگ سرعت نوار از طریق PLC ندارد و بلکه سرعت موتور را به صورت دستی تنظیم می‌کند تا پمپ سوخت‌رسانی را کنترل کند. در حالت کنترل خودکار، تأمین سوخت پمپ سوخت‌رسانی متناسب با سرعت نوار واحد است؛ هنگامی که سیستم کاری دچار خطا می‌شود، پمپ پشتیبان به صورت خودکار راه‌اندازی می‌شود. پس از راه‌اندازی سیستم روغن‌کاری یا در صورت عدم دریافت سیگنال سرعت نوار از طریق PLC به مدت ۱۰ دقیقه در حین عملیات، سیستم روغن‌کاری به صورت خودکار متوقف می‌شود.
- هشدار سیستم، بازنشانی خطا؛ نمایش پارامترهای اصلی و تنظیمات پارامترها.
سایر تغییرات مربوط به تجهیزات
- برای صرفه‌جویی در زمان اجرای پروژه، تصمیم گرفته شد از ماشین روغن‌کاری اصلی برای نصب قاعده استفاده شود. بر اساس اندازه سوراخ‌های نصب اصلی روی قاعده، عرض آن ۱۵۰ میلی‌متر افزایش داده شد و کابینت جدید روغن‌کاری طراحی شد.
- وظیفه رولر روغن انتقال روغن سوخت از دستگاه پمپاژ به رولر روغن است. تنها باید بر اساس ساختار اصلی رولر غوطه‌ور در روغن، طول آن ۱۵۰ میلی‌متر افزایش داده شود. بازطراحی و تولید مجدد انجام شود.
- در هماهنگی با تغییرات در قسمت اصلی دستگاه پخش روغن، لوله‌کشی اصلی بدن دستگاه مربوط به سیستم‌های هیدرولیک، هوای فشرده و سیستم روغن‌کاری نیز باید اصلاح و بازسازی شود.
عملکرد پس از اصلاح
تغییرات در دستگاه پخش روغن در ژوئن ۲۰۰۶ به پایان رسید و پس از وارد شدن به خط تولید، به خواسته‌های تولیدی پاسخ داد. هیچ آسیب قابل توجهی به رولر هزاره ۳M وارد نشد و بقیه ماشین روغن‌کاری به طور عادی عمل می‌کردند.
به دلیل نقایص ذاتی روغن‌کار چرخ‌دار، سایر واحد‌های کارخانه برش سرد فولاد و آهن پنزیهوا اساساً از آنها خلاص شده‌اند و آنها را با روغن‌کارهای الکترواستاتیک جایگزین کرده‌اند. با این حال، این تبدیل به دلیل استفاده از رول‌های هزاره عالی نتایج خوبی به بار آورده است، و باعث شده است که روغن‌کار چرخ‌دار در کارخانه برش سرد جایگاهی پیدا کند. طبق استفاده واقعی از رول هزاره، این رول در خط گالوانیزه‌کاری نیز به کار گرفته شده است.
